Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen einer Abgasanlage.

Es werden Abgasanlagen verwendet, um die Schadstoffanteile der Abgase, die beim Betrieb eines Verbrennungsmotors entstehen, abzubauen. Die verbleibenden Abgase werden dann abgeleitet. Die Abgasanlage besteht regelmäßig aus mehreren Teilen, nämlich einem oder mehreren Schalldämpfern, Rohren und einem Katalysator.

Insbesondere Katalysatoren dienen zur Abgasbehandlung bzw. zur Nachbehandlung, um Schadstoffemissionen im Abgas zu reduzieren. Dabei sind unterschiedliche Arten von Katalysatoren, wie bspw. Dreiwegekatalysatoren, ungeregelte Katalysatoren, Oxidationskatalysatoren und SCR-Katalysatoren, bekannt. In SCR-Katalysatoren wird bspw. als Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden die sogenannte selektive kataly- tische Reduktion (SCR: Selective Catalytic Reduction) eingesetzt .

Um die Funktionsfähigkeit des Katalysators zu überwachen, sind unterschiedliche Verfahren bekannt.

Die Druckschrift DE 40 27 207 AI beschreibt ein Verfahren zur Überwachung der katalytischen Aktivität eines Katalysators im Abgassystem einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Auswertung von Signalen, die von dem Katalysator zugeordne- ten Messfühlern bereitgestellt werden, durchgeführt wird. Dabei werden Signale von mindestens zwei Messfühlern aufgenommen, die erfasste Messgrößen über einen längeren Zeitraum beobachten und es wird ein Mittelwert gebildet. Die katalytische Aktivität wird durch Vergleich des Mittelwerts mit einem vorgegebenen Grenzwert ermittelt.

Aus der Druckschrift DE 43 08 894 AI ist ein Verfahren zur Überprüfung der Konvertierung eines Katalysators in Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen bekannt. Die Überprüfung erfolgt mittels einer Temperaturmessung vor und hinter dem Katalysator, wobei eine Temperaturdifferenz ermittelt wird. Die Überprüfung wird dabei im Schub des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Der Katalysator wird als funktionsfähig angesehen, wenn u.a. die Temperaturdifferenz ansteigt und die Temperatur hinter dem Katalysator während der Überprüfung in einem vorgegebenen Bereich liegt.

Die Druckschrift DE 42 11 092 AI beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beurteilen der Funktionsfähigkeit eines Katalysators. Bei diesem Verfahren wird die Erkenntnis genutzt, dass die Konvertierungsbeginn-Temperatur des Katalysators um so höher liegt, je stärker der Katalysator gealtert ist.

Die Druckschrift US 2011/0143449 AI beschreibt ein Verfahren zum Überwachen einer Abgasanlage, bei dem festgestellt wird, ob ein Katalysator vorhanden ist oder nicht. Hierzu wird eine gemessene Zeitverzögerung mit einer abgeschätzten Zeitverzögerung verglichen.

Um zu überprüfen, ob ein Katalysator entfernt wurde, ist es bekannt, einen Differenzdrucksensor über dem Katalysator anzuordnen. Dieser hat die Aufgabe zu erkennen, ob ein Katalysator installiert ist oder ob dieser bspw. von dem Be- treiber entfernt wurde. Bei vielen Anwendungen ist der Differenzdrucksensor nur wegen der Leerrohrerkennung verbaut. Dadurch entstehen zusätzliche Kosten.

Es wird ein Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Abgasanlage vorgestellt, das es ermöglicht zu überprüfen, ob ein Katalysator eingebaut ist oder nicht.

Das beschriebene Verfahren dient zum Überwachen einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, welche zum Ableiten von dem Verbrennungsmotor erzeugten Abgasen in Strömungsrichtung vorgesehen ist. Dabei ist in der Abgasanlage ein zum Einbau eines Katalysators geeigneter Einbauort vorgesehen, wobei ein erster Temperaturverlauf in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Einbauort und ein zweiter Temperaturverlauf in Strömungsrichtung hinter dem Einbauort gemessen werden. Anhand des gemessenen ersten Temperaturverlaufs vor dem Einbauort wird ein erwarteter Temperaturverlauf hinter dem Einbauort ermittelt und der ermittelte erwartete Temperaturverlauf hinter dem Einbauort wird mit dem gemessenen zweiten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort verglichen, um zu bestimmen, ob der Katalysator an dem Einbauort eingebaut ist. Der Vergleich besteht darin, dass eine Fläche zwischen den beiden Temperaturverläufen, ermittelter bzw. erwarteter Temperaturverlauf hinter dem Einbauort und gemessener Temperaturverlauf hinter dem Einbauort, ausgewertet wird.

Das Verfahren wird zweckmäßigerweise während eines Temperatursprungs durchgeführt.

Es kann vorgesehen sein, dass der erwartete Temperaturverlauf hinter dem Einbauort mittels einer Simulation, bspw. mittels einer Online-Simulation, ermittelt wird. In Ausgestaltung wird bei einer vorgebbaren Abweichung zwischen dem ermittelten erwarteten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort und dem gemessenen zweiten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort ein Fehler in einem Speicher gesetzt.

Dieser Speicher kann in vorgebbaren zeitlichen Abständen ausgelesen werden.

Alternativ oder ergänzend kann der Speicher bei einem konstanten ersten Temperaturverlauf vor dem Einbauort ausgelesen werden.

Es wird weiterhin eine Anordnung zum Überwachen einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors vorgestellt, welche zum Ableiten von dem Verbrennungsmotor erzeugten Abgasen in Strömungsrichtung vorgesehen ist. Die Anordnung dient insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens der vorstehend beschriebenen Art. Dabei ist in der Abgasanlage ein zum Einbau eines Katalysators geeigneter Einbauort vorgesehen, wobei die Anordnung einen ersten Temperatursensor zum Messen eines ersten Temperaturverlaufs in Strömungsrichtung vor dem Einbauort und einen zweiten Temperatursensor zum Messen eines Temperaturverlaufs in Strömungsrichtung hinter dem Einbauort aufweist, wobei die Anordnung dazu ausgebildet ist, anhand des gemessenen ersten Temperaturverlaufs vor dem Einbauort einen erwarteten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort zu ermitteln und den ermittelten erwarteten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort mit dem gemessenen zweiten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort zu vergleichen, um zu bestimmen, ob der Katalysator an dem Einbauort eingebaut ist oder nicht. Der Vergleich sieht eine Auswertung einer Fläche zwischen den beiden Temperaturverläufen vor . Die Anordnung weist in Ausgestaltung einen Speicher zum Setzen eines Fehlers bei einer vorgebbaren Abweichung zwischen dem ermittelten erwarteten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort und dem gemessenen zweiten Temperaturverlauf hinter dem Einbauort auf.

Das Verfahren ist insbesondere für alle Anwendungen mit SCR-Katalysatoren geeignet, wobei ein Differenzdrucksensor nicht benötigt wird.

Somit ist die Möglichkeit gegeben zu überprüfen, ob ein Katalysator entfernt wurde. Eine Entfernung würde dazu führen, dass die Emissionen nicht eingehalten würden.

Mittels vorhandener Temperatursensoren vor und nach dem Katalysator werden die Temperaturverläufe ermittelt. Auf geeignete Art und Weise unter Berücksichtigung der Abgasmasse werden die Temperaturverläufe verarbeitet und miteinander verglichen. Im Moment eines Abgastemperatursprungs wird eine bestimmte zeitliche Verschiebung der beiden Temperaturverläufe erwartet. Ist dies nicht der Fall, so kann von einem entfernten Katalysator ausgegangen werden.

Der Einsatz eines Differenzdrucksensors über dem Katalysator, der unter anderem die Aufgabe hat zu erkennen, ob ein Katalysator installiert ist oder aber durch den Betreiber entfernt worden ist, entfällt somit. Damit werden Sensor-, Verkabelungs-, Schlauch- und Wartungskosten eingespart. Außerdem kann die Ausführung des Abgasnachbehandlungsreaktors einfacher ausfallen, da zwei Messstutzen weniger eingebaut werden müssen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der beschriebenen Abgasanlage .

Figur 2 zeigt in vier Graphen Temperaturverläufe.

Figur 3 zeigt in einem Flussdiagramm eine Ausführung des

Verfahrens zur Überprüfung einer Abgasanlage mittels einer beschriebenen Anordnung.

Figur 4 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur

Stationärerkennung .

Figur 5 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur

Berücksichtigung der Abgasmenge.

Figur 6 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf einer

Auswertung in einer dafür vorgesehenen Auswertelogik.

Figur 7 zeigt Temperaturverläufe.

In Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Abgasanlage wiedergegeben, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt einen Abgasstrang 12, in dem Abgas in Strömungsrichtung (Pfeil 14) abgeleitet wird. In dem Abgasstrang 12 und damit in der Abgasanlage 10 ist an einem Einbauort 16 ein Katalysator 18 vorgesehen, durch den das Abgas in dem Abgasstrang 12 strömt, um dieses zu behandeln bzw. nachzubehandeln und auf diese Weise Schadstoffanteile im Abgas zu reduzieren.

In Strömungsrichtung 14 vor dem Einbauort 16 und damit vor dem Katalysator 18 ist ein erster Temperatursensor 20 angeordnet, in Strömungsrichtung 14 hinter dem Einbauort 16 ist ein zweiter Temperatursensor 22 vorgesehen.

In Figur 2 sind in vier Graphen Temperaturverläufe vor und nach einem Katalysator bzw. einem Einbauort bei einem Temperatursprung wiedergegeben. Dabei sind in einer ersten Spalte Temperaturverläufe mit einem vorhandenen Katalysator und in einer zweiten Spalte 32 Temperaturverläufe bei entferntem Katalysator dargestellt. In einer ersten Zeile 34 sind Temperaturverläufe bei hoher Abgasmenge und in einer zweiten Spalte Temperaturverläufe bei niedriger Abgasmenge gezeigt. In den dargestellten Graphen ist jeweils an einer Ordinate die Temperatur in °C über der Zeit in s an einer Abszisse aufgetragen.

Ein erster Graph 38 zeigt einen ersten Temperaturverlauf 40, der den Verlauf der Temperatur vor einem Einbauort bei einem Temperatursprung wiedergibt. Ein zweiter Temperaturverlauf 42 zeigt den entsprechenden Verlauf der Temperatur nach dem Einbauort.

In einem zweiten Graphen 44 ist ein erster Temperaturverlauf 46 dargestellt, der den Verlauf der Temperatur vor einem Einbauort bei einem Temperatursprung wiedergibt. Ein zweiter Temperaturverlauf 48 zeigt den entsprechenden Ver ^¬ lauf der Temperatur nach dem Einbauort. In einem dritten Graphen 50 ist ein erster Temperaturverlauf 52 wiedergegeben, der den Verlauf der Temperatur vor einem Einbauort bei einem Temperatursprung wiedergibt. Ein zweiter Temperaturverlauf 54 zeigt den entsprechenden Verlauf der Temperatur nach dem Einbauort.

Ein vierter Graph 56 gibt einen ersten Temperaturverlauf 58, der den Verlauf der Temperatur vor einem Einbauort bei einem Temperatursprung wiedergibt. Ein zweiter Temperaturverlauf 60 zeigt den entsprechenden Verlauf der Temperatur nach dem Einbauort .

Die vier Graphen 38, 44, 50 und 56 verdeutlichen, dass ein fehlender Katalysator dazu führt, dass sich die beiden Temperaturverläufe 40 und 42, 46 und 48, 52 und 54 bzw. 58 und 60 im Bereich des Temperatursprungs annähern. Der Katalysator hat somit einen Einfluss auf den Temperaturverlauf hinter dem Einbauort. Dieser Einfluss ist, wie in der zweiten Zeile 36 deutlich zu erkennen ist, bei niedriger Abgasmasse deutlicher ausgeprägt. Das Fehlen eines Katalysators ist insbesondere bei einem Temperatursprung deutlich zu erkennen .

In Figur 3 ist in einem Flussdiagramm eine Ausführung des Verfahrens zur Überprüfung einer Abgasanlage verdeutlicht. Hierzu ist in der Darstellung eine Ausführung der beschriebenen Anordnung gezeigt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 70 bezeichnet ist.

In einem ersten Block 80 (Dynamik/Stationär Erkennung) erfolgt eine Erkennung, ob ein Temperatursprung vorliegt. Hierzu wird die Temperatur (TvorKat_Messung) vor dem Einbauort aufgenommen (Signal 82) . Es wird somit festgestellt, ob ein positiver Temperatursprung oder ein negativer Temperatursprung vorliegt. Entsprechend wird ausgegeben, ob die Temperatur konstant bzw. stationär ist (Signal 84), ein positiver Sprung (Signal 86) oder ein negativer Sprung (Signal 88) vorliegt. Diese Information wird an eine Auswertelogik 90 und einen zweiten Block 92, der die Abgasmasse berücksichtigt, weitergegeben.

In dem zweiten Block 92 (Abweichung Integrator) geht die Abgasmasse (Signal 94) und ein Signal 96 ein, das ein Delta zwischen einer Temperaturmessung und einer Simulation (Del- ta_Temperatur_Messung_Simulation) und damit eine Differenz der Temperaturmessung nach dem Einbauort zu einer Simulation der Temperatur nach dem Katalysator (TnachKat_Messung - TnachKat_Simulation) berücksichtigt. Aus diesem zweiten Block 92 wird ein Signal 98 zu einer möglichen positiven Abweichung) und ein Signal 100 zu einer möglichen negativen Abweichung) ausgegeben.

In der Auswertelogik 90 wird eine mögliche positive oder negative Abweichung integriert und unter Berücksichtigung der Differenz der Messung der Temperatur vor dem Einbauort zu der Temperatur nach dem Einbauort bestimmt, ob ein Leerrohrfehler (Signal 102) vorliegt. Wird somit festgestellt, dass der Katalysator nicht am Einbauort eingebaut ist, d.h. dass ein Leerrohrfehler gegeben ist, kann das entsprechende Signal 102 (LeerrohrFehler) ausgegeben werden.

In Figur 4 ist in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Stationärerkennung dargestellt und damit das Verfahren, das im ersten Block 80 gemäß Figur 3 durchgeführt wird.

Es werden Werte der Temperaturmessung vor dem Einbauort herangezogen (Signal 82) . Diese Werte werden einerseits direkt einem Differenzglied 112 und andererseits über ein Verzögerungsglied 114 wiederum dem Differenzglied 112 zuge- führt. Die Verzögerung beträgt bspw. 10 s. Auf diese Weise kann ein Temperatursprung festgestellt werden.

Liegt kein Temperatursprung bzw. liegt ein Temperatursprung unterhalb einer vorgebbaren Schwelle vor, so gibt eine erste Einheit 116 (Abs < Limit) das entsprechende Signal 84 (Temperatur Stationär) aus. Wird ein negativer Sprung erkannt, so gibt eine zweite Einheit 118 (> Limit) das entsprechende Signal 88 (negativer Sprung) aus. Im Falle eines positiven Sprungs gibt eine dritte Einheit 120 (< -Limit) das entsprechende Signal 86 (positiver Sprung) aus.

In Figur 5 ist in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Berücksichtigung der Abgasmenge und damit das Verfahren, das in dem zweiten Block 92 gemäß Figur 3 durchgeführt wird, dargestellt .

In ein ODER-Glied 130 geht das Signal 86, das einen positiven Sprung anzeigt, und das Signal 88, das einen negativen Sprung anzeigt, ein. Ist ein negativer oder ein positiver Sprung gegeben, wird ein Enable-Signal 132 gesetzt und in einen Integrator 134 eingegeben. In diesen Integrator 134 geht weiterhin das Signal 96, das ein Delta zwischen einer Temperaturmessung und einer Simulation (Del- ta_Temperatur_Messung_Simulation) und damit eine Differenz der Temperaturmessung nach dem Einbauort zu einer Simulation der Temperatur nach dem Katalysator (TnachKat_Messung - TnachKat_Simulation) berücksichtigt, und das Signal 94, das die Abgasmasse kennzeichnet, über ein Multiplikationsglied 136 ein. Der Integrator 134 integriert, solange das Enable- Signal 132 gesetzt ist.

Der Integrator 134 gibt ein Signal 138 aus, das einen Indikator für einen Lehrrohrfehler ( Fehler_Leerrohrindikator) darstellt. Liegt der Wert des Signals 138 über einer Schwelle, wird von einer ersten Einheit 140 das Signal 98, das eine positive Abweichung anzeigt, ausgegeben. Ist der Wert das Signals 138 unterhalb einer negativen Schwelle, so gibt eine zweite Einheit 144 (< -Limit) das Signal 100 aus, das eine negative Abweichung anzeigt.

Während eines Temperatursprungs ergibt sich bei fehlendem Katalysator eine zu große Abweichung. Es wird die Differenz zwischen der erwarteten und der realen Temperatur nach dem Einbauort mit der Abgasmasse multipliziert und integriert.

Figur 6 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf des Verfahrens in der Auswertelogik 90 gemäß Figur 3. In ein erstes UND-Glied 150 geht das Signal 88, das einen negativen Sprung kennzeichnet, und das Signal 98, das eine positive Abweichung anzeigt, ein. In ein zweites UND-Glied 152 geht das Signal 86, das einen positiven Sprung anzeigt, und das Signal 100, das eine negative Abweichung kennzeichnet, ein. Die Ausgänge der beiden UND-Glieder 150 und 152 werden einem ODER-Glied 154 zugeführt. Wird somit bei einem negativen Sprung eine positive Abweichung oder bei einem positiven Sprung eine negative Abweichung erkannt, so erfolgt ein Fehlereintrag in einen Speicher 156. Dieser Speicher 156 wird ausgelesen, sobald die Temperatur konstant ist (Signal 84) und dann in einer Einheit 158, die die Fehler zählt, ausgewertet. Wird eine vorgebbare Schwelle überschritten, so wird das Signal 102 (LeerrohrFehler) ausgegeben.

Es wird somit in Ausgestaltung während eines Temperatursprungs immer geprüft, ob eine zu große Abweichung vorliegt. Ist dies der Fall, so wird dies als Fehler gespeichert. Dieser Fehler kann während eines Temperatursprungs nur als ein Fehler gezählt werden.

Es gilt: TnachKat _ Simulation = f {Abgasmasse, TvorKat _ Messung)

Δ _ Temperatur _ Messung _ Simulation - TnachKat _ Mesung - TnachKat _ Simulation,

Fehler _ Leerrohrindikator = Abgasmasse *dt

Es erfolgt somit eine Auswertung der Temperatursensoren im Vergleich zu einer Online-Simulation. Wenn die Simulation und das Modell abweichen, ist dies ein Fehler, was auf einen fehlenden Katalysator hinweisen kann.

Durch die Berücksichtigung der Abgasmasse funktioniert die Auswertung in jedem Motorbetriebspunkt, da der Feh- ler_Leerrohrindikator der fehlenden Energie in der Abgasanlage entspricht.

In Figur 7 sind in einem Graphen Temperaturverläufe über der Zeit aufgetragen. Ein erster Verlauf 200 zeigt den gerechneten, d. h. den ermittelten erwarteten, Temperaturverlauf nach dem Katalysator und ein zweiter Verlauf 202 den gemessenen Verlauf nach dem Katalysator. Die beiden Verläufe 200 und 202 werden miteinander verglichen, indem eine Fläche 204 zwischen den beiden ausgewertet wird. Dies geschieht bspw. durch Integration. Ist die Fläche 204 größer als ein vorgegebener Wert, so wird auf einen fehlenden Katalysator geschlossen. Ist die Fläche 204 kleiner als der Wert, so wird von einem vorhandenen Katalysator ausgegangen.

Das Verfahren kann, wie hier dargestellt, bei einem Temperatursprung durchgeführt werden. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Bei der Auswertung der Fläche kann uch die Abgasmasse, bspw. durch Multiplikation, berück ichtigt werden.